[发明专利]一种高强度木塑复合材料的生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料领域，具体涉及一种高强度木塑复合材料的生产工艺。

背景技术

木塑复合材料是国内外近年兴起的一类新型复合材料，指利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等热塑性塑料，代替树脂胶粘剂，与一定数量的木粉、稻壳、秸秆等废植物纤维混合而成的新型木质材料，再经挤压、模压、注射成型等塑料加工工艺，生产出的板材或型材，是天然木材的优良替代品。木塑复合材料具有木材和塑料的双重特性，尺寸稳定性好，又能充分利用废弃的植物纤维和废旧塑料，减少环境污染，所以被广泛应用于室内装修及户外使用。

植物纤维是极性物质，表面含有大量羟基，而塑料（如PE、PP）是非极性物质，与植物纤维的界面相容性很差，一般加入相容剂（如马来酸酐接枝PE）来改善界面相容性。相容剂一般含有极性基团（如酸酐基团、羧基）的大分子聚合物，其极性基团会与植物纤维表面的羟基发生酯化反应，相容剂的大分子链与热塑性塑料具有相当好的相容性，从而改善植物纤维与塑料的界面相容性。

目前，木塑复合材料的生产工艺都是将相容剂、润滑剂、颜料等几乎所有原料同时加入高速混合机中混合均匀后直接用平行双螺杆挤出机塑化造粒，锥形双螺杆挤出机挤出成型。木塑复合材料具有一定的吸水率，吸水后，木塑复合材料的力学强度急剧下降，抗冻融性能变差、防霉抗菌性能恶化，甚至发生吸水翘曲、开裂等问题。

发明内容

本发明提供一种降低木塑复合材料的吸水率，提高木塑复合材料的强度的高强度木塑复合材料的生产工艺。

为了达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

       一种高强度木塑复合材料的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤： 

（1）  将植物纤维进行干燥，使得植物纤维的含水率为0.3%-0.5%；

（2）  将干燥后的20-80重量份植物纤维、10-30重量份热塑性塑料和3-10重量份相容剂按配比置于混合机中冷混8-10min，搅拌转速控制在200-350rpm，温度控制在80-90℃；    

（3）  混合物料运至平行双螺旋挤出机中进行第一次造粒，在造粒温度为160-190℃，主机转速为300-400rpm条件下，得到木塑粒子；

（4）  将所得木塑粒子与1-5重量份润滑剂、1-10重量份颜料置于混合机中冷混10-15min，搅拌转速控制在200-350rpm，温度控制在80-90℃，混合均匀；

（5）  将步骤（4）中的混合物，运至平行双螺旋挤出机进行再造粒，造粒温度为160-190℃，主机转速为300-400rpm，得到初材料；

（6）  将所得初材料运至锥形双螺旋杆挤出机，在温度为140-180℃、螺杆转速为30～70rpm，加料机转速为20～60rpm下挤出成型。

本技术方案将润滑剂分开加入，通过两次塑化造粒，能够避免润滑剂对植物纤维、相容剂、塑料三者之间的界面相容性的影响，从而有效地降低了木塑复合材料的吸水率，增加其强度。

这可能是由于现有技术将所有原料和添加剂全部同时加入造粒，使润滑剂和颜料破坏了植物纤维与相容剂的酯化反应，从而破坏植物纤维、相容剂、塑料三者之间的界面相容性，使得木塑复合材料的强度难以大幅度提高，吸水率难以进一步降低，乃至引起一系列的后续问题，如易发霉、吸水翘曲、开裂等。比如常用的润滑剂硬脂酸锌、硬脂酸钙等会与酸酐基团、羧基、水分等相互作用，发生化学反应，生成硬脂酸，从而破坏了酯化反应，降低了界面相容性。

作为优选，所述植物纤维为木粉、竹粉、秸秆粉、玉米秆粉、糠粉中的一种或多种。

作为优选，所述热塑性塑料为PP、PE、ABS、PVC、PS、EPDM中的一种或多种。

作为优选，所述相容剂为马来酸酐接枝PP、马来酸酐接枝PE、马来酸酐接枝ABS、马来酸酐接枝PVC、马来酸酐接枝PS、马来酸酐接枝EPDM、丙烯酸接枝PP、丙烯酸接枝PE、丙烯酸接枝ABS、丙烯酸接枝PVC、丙烯酸接枝PS、丙烯酸接枝EPDM中的一种或多种。

作为优选，所述润滑剂为油酸酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸、多元醇酯中的一种或多种。

作为优选，所述颜料为氧化铁红、氧化铁黄、氧化铁兰、氧化铁紫、氧化铁棕和氧化铁黑的一种或多种。

作为优选，所述热塑性塑料为PP、PE中的一种或两种；所述相容剂为马来酸酐接枝PP、马来酸酐接枝PE中的一种或两种；所述润滑剂为油酸酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸钙中的一种或多种。